CN210344006U - 多肋多感应螺栓垫片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多肋多感应螺栓垫片，包括垫片主体和其中心穿孔，在垫片主体的内侧套装有垫片底板，垫片主体的内侧面设置有定位卡槽，垫片底板上设置有凸缘，凸缘与定位卡槽匹配套装，在垫片主体内侧设置有传感器装配槽，其内安装有MEMS压力传感器。在将泄爆墙垫片部分更换为本实用新型垫片后，能够提供显示和记录泄爆墙承压变化情况，以及压变到临界程度后提供报警信息。本实用新型还能够为多肋泄爆垫片的检测提供动态数据支持，从而为多肋泄爆垫片的不同级别界定和检测提供帮助。

Description

多肋多感应螺栓垫片

技术领域

本实用新型涉及建筑物、桥梁大坝、边坡、矿山、岩体、高耸结构和大型场馆等建筑的结构工程，尤其是钢结构工程领域用安全防御垫片技术，具体涉及一种能够实时采集作用面连接点变形量和连接点周围环境信息的多肋多感应螺栓垫片，以及用于实时采集数据并准确监测结构变形与应力应变云图的方法。

背景技术

目前在许多领域例如建筑物、桥梁大坝、边坡、矿山、岩体、高耸结构和大型场馆等钢结构建筑工程等领域普遍使用连接螺栓固定重要部件，同时在关键部件的适当位置采用传感器等方式来进行状态监控。例如钢结构组合构件通过螺栓连接后，能够影响栓接构件稳定性的原因很多，受到设备本身的问题、材料和连接强度差别问题等因素的影响，对钢结构的力学性能都会带来不利影响。对于超高层的大型复杂建筑物的钢结构来说，无论是构建过程或是完工后期，都需要经常对主体单元进行逐项监测，检测人员手持检测仪器进行检测时，常有漏检现象的发生，为避免漏检，在检测时需要进行多次检测，检测效率低，并且检测人员长时问手持检测仪器，加重了检测人员的工作强度。尤其是超高层建筑物的钢结构连接的实际缺陷进行在线监测方面仍然存在相当大的困难，检测识别耗时耗力，识别精度低，准确性差、检测效率低，而且只是表面的测试结果。目前，较常见的方式是在钢结构关键部位设置位移传感器，用于实时监测关键部位的变形信息，但传感器的布置方式和布置密度均不能对整个建筑结构进行全面实时监控，一些被忽视的轻微变化可能导致严重的受力不平衡甚至带来灾难后果，而且现有通过布置传感器的方式仅是附着于构建表面用于位移监控或局部压力监控，无法参与各构建强度连接的承力部分。一种对比技术是采用智能涂层传感器进行钢结构实时监测，能够全面对钢构件表面进行全面实时监控，但通常应用于栓接裂纹的监测，其原理是利用钢结构裂纹产生会导致其涂层的电阻改变的原理来探测裂纹的开始和扩展宽度，通过互联网实施在线实时监测、避免漏检现象的发生，该技术不能用于对于主体构件连接关系的监测和具有该功能，由于智能涂层不能参与各构建连接位置承力，所以对于连接构建之间萌生及扩展的应力变形情况不能有效监控。

实用新型内容

本实用新型针对建筑物、桥梁大坝、边坡、矿山、岩体、高耸结构和大型场馆等钢结构建筑工程等领域进行大型构建连接时，现有技术不能有效实时监测连接构件之间可能萌生及扩展的应力变形情况的问题，以及现有监测手段不能参与连接构件的每个部分的问题，提供一种应用于连接构件之间且参与连接构件承力的多肋多感应螺栓垫片。

实现上述实用新型目的所采用的技术方案是采用一种多肋多感应螺栓垫片，包括垫片主体和其中心穿孔，在垫片主体的内侧面并列叠置垫片底板，垫片主体的内侧面设置有定位卡槽，垫片底板上设置有凸缘，凸缘与定位卡槽匹配套装，从而垫片底板与垫片主体仅能轴向靠近和远离，又在垫片主体内侧面均布于中心穿孔周围设置有多个传感器装配槽，其内分别安装有MEMS压力传感器、温度传感器和湿度传感器，各传感器通过信号线与监控系统连接，各传感器的电源线与电源模块连接，MEMS压力传感器的触头与垫片底板内侧面接触。MEMS压力传感器是一种薄膜元件，受到压力时变形。可以利用应变仪（压阻型感测）来测量这种形变，也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。

进一步地，在所述垫片主体中心穿孔的外侧面向外凸出有环形凸台，环形凸台的外边缘均布有沿径向向外的多根加强肋。

进一步地，凸缘与定位卡槽匹配套装后，凸缘内侧设置有防止从定位卡槽脱出的宽边，并在宽边内侧的定位卡槽中套装有弹片。

进一步地，在垫片底板的内侧面沿圆周分布有周向卡台，周向卡台的外径等于中心穿孔的内径。

本实用新型的有益效果：在将结构连接面的部分螺栓垫片或者全部螺栓垫片更换为本实用新型多肋多感应螺栓垫片后，能够监控并显示和记录承压结构的应力变化情况，以及压变到临界程度后提供报警信息。实时采集数据并准确监测结构变形与应力应变云图。

本实用新型多肋多感应螺栓垫片直接参与结构连接部位作为承力部件，直接参与结构受力，能够深入了解连接部位的细微变化，探测因局部变形造成垫片不利应力的开始和扩展程度，通过互联网可以有效地实施在线实时监测。本实用新型能够将垫片分布于主体构件的每个连接部位，从而分布全面且精准，避免漏检现象的发生，检测具有稳定性、全面性和实效性，可以实现自动化监测，使其应用于建筑物钢结构连接监测具有明显的优势，可实现对钢结构结构件的产生裂纹前和裂纹后实时监测、监测其裂纹萌生及扩展情况。由于该垫片完全替代普通垫片进行支撑，所以能够获得最直接的应力情况，而现有传感器检测设备普遍不具有该功能。

本实用新型能够根据垫片周围温度和湿度环境（冷热膨胀等因素影响连接处应力变化）确定其变化是否处于规定范围，从而进行准确监控和预警。

本实用新型还可以适用于内部压力逐渐增大的容器类产品的封口压力检测。通过改变垫片主体背面加强肋的数量来实现抗爆强度改变，以及实现不同泄爆等级控制。

本实用新型主要的作用还可以为为多肋泄爆垫片的检测提供动态数据支持，从而为多肋泄爆垫片的不同级别界定和检测提供帮助。将本实用新型的泄爆垫片与同级别普通多肋泄压垫片一起直接装配于泄压墙用于固定的同时，能够为普通多肋泄爆垫片的检测提供动态数据记录，从而为多肋泄爆垫片的不同级别界定和确定提供最真实有效的检测数据。

附图说明

图1是本实用新型多肋多感应螺栓垫片的剖面结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的右视图。

图中标号：1为垫片主体，2为传感器装配槽，3为定位卡槽，4为中心穿孔，5为加强肋，6为嵌槽，7为垫片底板，8为凸缘，91为MEMS压力传感器，92为温度传感器，93为湿度传感器，10为传感器触头，11为螺栓杆体，12为螺栓帽体，13为锁紧螺母，14为内垫片，15为电源信号线束。

具体实施方式

实施例1：一种能够实时采集作用面连接点变形量和连接点周围环境信息的多肋多感应螺栓垫片，能够在将结构连接面代替部分螺栓垫片或者全部螺栓垫片，以达到监控并显示和记录承压结构的应力变化情况，以及压变到临界程度后提供报警信息。进而实现实时采集数据并准确监测结构变形与应力应变云图的功能。如图1所示，该泄爆垫片包括垫片主体1、垫片底板7和传感器组，传感器组包括MEMS压力传感器91、温度传感器92和湿度传感器93。MEMS压力传感器是一种薄膜元件，受到压力时变形。可以利用应变仪（压阻型感测）来测量这种形变，也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。如图1和图2所示，在垫片主体1的内侧套装有垫片底板7，垫片主体1的内侧面设置有定位卡槽3，垫片底板7上设置有凸缘8，凸缘8与定位卡槽3匹配套装。本实施例又在垫片主体1的内侧设置了嵌槽6，将垫片底板7嵌装于该嵌槽6内，从而进一步约束了垫片底板7，防止垫片底板7相对于垫片主体1出现滑动问题。本实施例优选在凸缘8与定位卡槽3匹配套装后，在凸缘8内侧设置了防止从定位卡槽3脱出的宽边，定位卡槽3槽口宽度小于宽边宽度。在宽边内侧的定位卡槽3中套装有弹片。该设计的目的是保持垫片底板7始终与垫片主体1保留间隙，当螺栓杆体11插入垫片主体1和垫片底板7的中心穿孔4后，螺栓帽体12和锁紧螺母13提供较大的拉紧力度时，垫片底板7才向垫片主体1靠近。图1中的内垫片14为普通垫片。

如图1和图2所示，又在垫片主体1内侧设置有传感器装配槽2，其内安装有MEMS压力传感器91，图2中显示了三个均布的传感器装配槽2，还可以仅始终一个或两个传感器装配槽2并匹配安装对应的MEMS压力传感器91。MEMS压力传感器91通过信号线束15与控制系统连接，控制系统用于提供显示和记录泄爆墙承压变化情况，当本实用新型的泄压垫片用于内部压力逐渐增大的容器类产品的封口压力检测时，控制器检测到压力容器内压变到临界程度后提供报警信息。其中，MEMS压力传感器91的传感器触头10与垫片底板7内侧面接触。正常状态下，弹片作用使MEMS压力传感器9不提供压力信号。

本实施例这种新型多肋感应垫片直接参与结构受力，其返回数据是空间各受力点Mi（x，y，z）位置、承载力Fi时间ti和多个传感器参数Vi的函数，形成空间实时数据网络进行计算形成应力应变云图。

实施例2：在实施例1基础上，又在垫片主体1中心穿孔4外侧面向外凸出有环形凸台，如图3所示，环形凸台的外边缘均布有沿径向向外的多根加强肋5。利用本实施例的泄压垫片可以根据其背面加强肋5数量多少进行泄爆等级区分，实现有选择性地进行泄爆方向和泄爆墙的泄爆区域控制，达到最佳的泄爆目的，实现爆炸的可控性，将爆炸危害降低至最小限度。

不含MEMS压力传感器的普通多肋泄爆垫片能够根据加强肋5数量不同进行泄爆能力的精准控制，提供可靠的泄爆功能，实现爆炸的可控性，达到最佳的泄爆目的。而针对普通多肋泄压垫片进行实地泄爆功能测试时，采用本实用新型的泄爆垫片与同级别普通多肋泄压垫片一起直接装配于泄压墙用于固定的同时，能够为普通多肋泄爆垫片的检测提供动态数据记录，从而为多肋泄爆垫片的不同级别界定和确定提供最真实有效的检测数据。

Claims (4)

1.一种多肋多感应螺栓垫片，包括垫片主体和其中心穿孔，其特征在于，在垫片主体的内侧面并列叠置垫片底板，垫片主体的内侧面设置有定位卡槽，垫片底板上设置有凸缘，凸缘与定位卡槽匹配套装，从而垫片底板与垫片主体仅能轴向靠近和远离，又在垫片主体内侧面均布于中心穿孔周围设置有多个传感器装配槽，其内分别安装有MEMS压力传感器、温度传感器和湿度传感器，各传感器通过信号线与监控系统连接，各传感器的电源线与电源模块连接，MEMS压力传感器的触头与垫片底板内侧面接触。

2.根据权利要求1所述的多肋多感应螺栓垫片，其特征在于，在所述垫片主体中心穿孔的外侧面向外凸出有环形凸台，环形凸台的外边缘均布有沿径向向外的多根加强肋。

3.根据权利要求1所述的多肋多感应螺栓垫片，其特征在于，凸缘与定位卡槽匹配套装后，凸缘内侧设置有防止从定位卡槽脱出的宽边，并在宽边内侧的定位卡槽中套装有弹片。

4.根据权利要求1所述的多肋多感应螺栓垫片，其特征在于，在垫片底板的内侧面沿圆周分布有周向卡台，周向卡台的外径等于中心穿孔的内径。

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